DE102010006384A1 - Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft and apparatus for repairing a composite component for an aircraft - Google Patents
Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft and apparatus for repairing a composite component for an aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010006384A1 DE102010006384A1 DE102010006384A DE102010006384A DE102010006384A1 DE 102010006384 A1 DE102010006384 A1 DE 102010006384A1 DE 102010006384 A DE102010006384 A DE 102010006384A DE 102010006384 A DE102010006384 A DE 102010006384A DE 102010006384 A1 DE102010006384 A1 DE 102010006384A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- composite component
- metal part
- repair method
- temperature
- aircraft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
- B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass
- B23K37/003—Cooling means for welding or cutting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/284—Selection of ceramic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/001—Turbines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
- B23P2700/01—Aircraft parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
- B64F5/40—Maintaining or repairing aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für ein Verbundbauteil (1) für ein Luftfahrzeug mit einem Grundkörper (2) aus einem Faserverbundwerkstoff und einem mit dem Grundkörper (2) verbundenen Metallteil (3), wobei Maßnahmen vorgesehen sind, damit die Temperatur im Bereich der Verbindung des Metallteils (3) mit dem Grundkörper (2) einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, und auf das Metallteil (3) zusätzliches Material (5) unter thermischer Energiezufuhr aufgetragen wird.The invention relates to a repair method for a composite component (1) for an aircraft with a base body (2) made of a fiber composite material and a metal part (3) connected to the base body (2), measures being provided so that the temperature in the area of the connection of the Metal part (3) with the base body (2) does not exceed a predetermined value, and additional material (5) is applied to the metal part (3) with thermal energy supply.
Description
Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug, ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug und eine Einrichtung zur Reparatur eines Verbundbauteiles für ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen einer der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 13 oder 15.The invention relates to a repair method for a composite component for an aircraft, a composite component for an aircraft and a device for repairing a composite component for an aircraft with the features of one of the preambles of claims 1, 13 or 15.
Verbundbauteile werden in Luftfahrzeugen bevorzugt dann verwendet, wenn die Teile eine hohe Festigkeit bei einem geringen Eigengewicht aufweisen sollen. Dies sind z. B. Teile der Flügel, Teile des Rumpfes und insbesondere die Schaufeln in den Luftfahrzeugantrieben.Composite components are preferably used in aircraft if the parts are to have a high strength with a low dead weight. These are z. As parts of the wings, parts of the fuselage and in particular the blades in the aircraft drives.
Schaufeln für Luftfahrzeugantriebe weisen z. B. einen leichten aber hochfesten Grundkörper aus einem Faserverbundwerkstoff, wie z. B. einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) oder einem faserverstärkten Metall (CMC), und einen den Grundkörper der Schaufel zumindest an der Strömungseintrittsseite abdeckenden Metallbeschlag aus einem hochfesten Metall, wie z. B. einer Titanlegierung, auf. Der Grundkörper aus dem Faserverbundwerkstoff bietet den Vorteil, dass er eine sehr hohe Festigkeit bei einem sehr geringen Eigengewicht aufweist, während der Metallbeschlag eine sehr harte Oberfläche aufweist und die Aufgabe hat, die Erosionsbeständigkeit und die Schlagfestigkeit der Schaufel gegenüber auftreffenden Fremdkörpern, wie z. B. Vögeln, zu erhöhen.Shovels for aircraft drives have z. B. a light but high strength body made of a fiber composite material such. As a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or a fiber reinforced metal (CMC), and a base body of the blade at least on the flow inlet side covering metal fitting of a high strength metal such. As a titanium alloy, on. The base body of the fiber composite material has the advantage that it has a very high strength at a very low weight, while the metal fitting has a very hard surface and has the task of erosion resistance and impact resistance of the blade against impinging foreign bodies, such as. B. birds, increase.
Eine solche Schaufel ist z. B. aus der
Die Metallbeschläge an den Schaufeln unterliegen während des Betriebes des Flugzeugtriebwerkes einem nicht zu vermeidenden Verschleiß und müssen deshalb bei der Wartung des Flugzeugtriebwerkes in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Dazu müssen die Metallbeschläge von dem Grundkörper abgelöst und durch neue oder reparierte Metallbeschläge ersetzt werden. Sowohl das Ablösen des zu ersetzenden Metallbeschlages als auch die Verbindung des neuen Metallbeschlages mit dem Grundkörper sind dabei aufgrund der hohen Anforderungen an die Verbindung mit einem hohen Aufwand und Kosten verbunden. Des Weiteren setzt dieses Reparaturverfahren voraus, dass identische Austauschmetallbeschläge zur Verfügung stehen, so dass eine derartige Wartung nur an bestimmten Orten durchgeführt werden kann oder einen entsprechenden logistischen Aufwand voraussetzt.The metal fittings on the blades are subject to unavoidable wear during operation of the aircraft engine and must therefore be replaced during maintenance of the aircraft engine at regular intervals. For this purpose, the metal fittings must be detached from the body and replaced with new or repaired metal fittings. Both the detachment of the metal fitting to be replaced as well as the connection of the new metal fitting with the body are connected due to the high demands on the connection with a high cost and cost. Furthermore, this repair method requires that identical replacement metal fittings are available, so that such maintenance can only be performed in specific locations or requires a corresponding logistical effort.
Gleiches gilt für Verbundbauteile in Verwendung als Teile der Flügel oder des Rumpfes, wobei in diesem Fall an dem Grundkörper aus dem Faserverbundwerkstoff Metallteile zur Verbindung des Verbundbauteiles mit benachbarten Teilen oder auch zur Erhöhung der Eigensteifigkeit vorgesehen sind.The same applies to composite components in use as parts of the wings or the fuselage, in which case metal parts for connecting the composite component to adjacent parts or for increasing the inherent rigidity are provided on the main body of the fiber composite material.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges mit möglichst wenig Aufwand verbundenes Reparaturverfahren für ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug, ein kostengünstig repariertes Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug sowie eine Einrichtung, mittels derer ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug kostengünstig repariert werden kann, zu schaffen.The object of the invention is to provide a cost-effective with little effort associated repair method for a composite component for an aircraft, a cost repaired composite component for an aircraft and a device by means of which a composite component for an aircraft can be repaired inexpensively.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Reparaturverfahren nach Anspruch 1, ein Verbundbauteil nach Anspruch 13 und eine Einrichtung nach Anspruch 15 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren sowie der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.To achieve the object, a repair method according to claim 1, a composite component according to claim 13 and a device according to claim 15 is proposed. Further preferred embodiments of the invention can be found in the subclaims, the figures and the associated description.
Gemäß Anspruch 1 wird zur Lösung der Aufgabe ein Reparaturverfahren für ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug mit einem Grundkörper aus einem Faserverbundwerkstoff und einem mit dem Grundkörper verbundenen Metallteil vorgeschlagen, bei dem Maßnahmen vorgesehen sind, damit die Temperatur im Bereich der Verbindung des Metallteils mit dem Grundkörper einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, und auf das Metallteil zusätzliches Material unter thermischer Energiezufuhr aufgetragen wird. Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Metallteil für die Reparatur nicht von dem Grundkörper getrennt werden muss. Die Reparatur des Verbundbauteils erfolgt dabei dadurch, indem zusätzliches Material auf das Metallteil unter Zufuhr von thermischer Energie aufgebracht wird. Die thermische Energie ermöglicht dabei ein Verschmelzen des aufgebrachten Materials mit dem Metallteil zu einem vergrößerten Metallteil, wobei durch das aufgebrachte Material z. B. Erosionsstellen wieder aufgefüllt werden können. Die thermische Energie wird dabei mit einer Prozesstemperatur von ca. 2000 Grad Celsius in das Verbundbauteil eingebracht. Da das Auftragsschweißen über eine längere Zeitdauer erfolgt, wird dabei eine sehr hohe thermische Energie in das Verbundbauteil eingebracht. Damit die Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Metallteil durch die dabei in das Verbundbauteil eingebrachte thermische Energie nicht aufgehoben oder beschädigt wird, werden gleichzeitig Maßnahmen getroffen, durch die verhindert wird, dass eine vorbestimmte Temperatur im Bereich der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Metallteil überschritten wird.According to claim 1, a repair method for a composite component for an aircraft is proposed with a base body made of a fiber composite material and connected to the main body metal part, are provided in the measures, so that the temperature in the region of the connection of the metal part with the main body a does not exceed the predetermined value, and additional material is applied to the metal part under thermal energy supply. The particular advantage of the invention is the fact that the metal part for the repair does not have to be separated from the body. The repair of the composite component takes place thereby, by additional material is applied to the metal part with the supply of thermal energy. The thermal energy allows a fusion of the applied material with the metal part to an enlarged metal part, wherein by the applied material z. B. erosion points can be replenished. The thermal energy is introduced at a process temperature of about 2000 degrees Celsius in the composite component. Since the build-up welding takes place over a longer period of time, a very high thermal energy is introduced into the composite component. So that the connection between the base body and the metal part is not canceled or damaged by the thermal energy introduced into the composite component, measures are taken at the same time to prevent a predetermined temperature in the region of the connection between the base body and the metal part being exceeded ,
Das Verbundbauteil muss für das vorgeschlagene Reparaturverfahren nicht aufwendig zerlegt und anschließend wieder zusammengefügt werden, so dass das Reparaturverfahren sehr kostengünstig ist. Außerdem ist für das Reparaturverfahren kein identisches Austauschmetallteil erforderlich, so dass die Reparatur praktisch an jedem beliebigen Wartungsstandort durchgeführt werden kann, vorausgesetzt es ist eine Einrichtung zum Auftragen des Materials vorhanden, und es kann sichergestellt werden, dass die Temperatur nicht die vorbestimmte Temperatur überschreitet. Bevorzugte Verfahren zum Auftragen des Materials sind z. B. Elektronenstrahl-Auftragsschweißen, Laserstrahl-Auftragsschweißen, Kaltgasspritzen oder auch Reibschweißen. Ferner ist es möglich, durch das Reparaturverfahren auch Verbundbauteile zu reparieren, bei denen das Metallteil nicht oder nur durch eine teilweise Beschädigung des Grundkörpers von diesem getrennt werden kann.The composite component does not have to be disassembled consuming for the proposed repair process and then reassembled, so that the repair process is very inexpensive. In addition, no identical replacement metal part is required for the repair process, so that the Repair can be performed virtually at any maintenance location, provided there is a means for applying the material, and it can be ensured that the temperature does not exceed the predetermined temperature. Preferred methods for applying the material are, for. As electron beam surfacing, laser cladding, cold gas spraying or friction welding. Furthermore, it is possible to repair composite components by the repair process, in which the metal part can not be separated or only by a partial damage of the body of this.
Der Wert der vorbestimmten Temperatur sollte 70 bis 200 Grad Celsius, vorzugsweise 80 Grad Celsius, betragen, damit an dem Grundkörper bzw. an der Grenzfläche zwischen dem Grundkörper und dem Metallteil keine wärmebedingte Schädigung auftritt.The value of the predetermined temperature should be 70 to 200 degrees Celsius, preferably 80 degrees Celsius, so that no heat-related damage occurs at the base body or at the interface between the base body and the metal part.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in dem Grundkörper und/oder dem Metallteil wenigstens ein Temperatursensor vorgesehen ist, mit dem die Temperatur im Bereich der Verbindung des Metallteils mit dem Grundkörper während des Auftragens des Materials gemessen wird. Durch die Verwendung eines Temperatursensors zur Messung der Temperatur im Bereich der Verbindung des Metallteiles und des Grundkörpers kann durch eine online Überwachung sichergestellt werden, dass die Temperatur in jedem Fall auch während des Auftragens des Materials die vorbestimmte Temperatur nicht überschreitet.It is further proposed that at least one temperature sensor be provided in the base body and / or the metal part, with which the temperature in the region of the connection of the metal part to the base body during the application of the material is measured. By using a temperature sensor for measuring the temperature in the region of the connection of the metal part and the main body can be ensured by online monitoring that the temperature does not exceed the predetermined temperature in any case, even during the application of the material.
Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur des Verbundbauteils auch mit einer externen Einrichtung berührungslos gemessen werden. Solche berührungslos arbeitenden Einrichtungen wären z. B. Wärmebildkameras, Pyrometer oder Quotientenpyrometer. Der Vorteil solcher berührungslos arbeitender Einrichtungen besteht darin, dass das Verbundbauteil dadurch selbst nicht verändert werden muss bzw. das Reparaturverfahren dadurch auch bei beliebigen nicht für das Reparaturverfahren speziell vorbereiteten Verbundbauteilen angewendet werden kann. Ferner kann der Temperaturmessort dadurch auch während des Reparierens des Verbundbauteiles verändert werden.Alternatively or additionally, the temperature of the composite component can also be measured without contact with an external device. Such non-contact devices would z. As thermal imaging cameras, pyrometers or quotient pyrometer. The advantage of such non-contact devices is that the composite component itself does not have to be changed or the repair process can thereby be applied to any not specially prepared for the repair process composite components. Furthermore, the temperature measuring location can thereby also be changed during the repair of the composite component.
Insbesondere ist es sinnvoll, wenn das Auftragen des Materials auch in Abhängigkeit von der Temperatur des Verbundbauteils gesteuert wird. Die durch das Auftragen des Materials eingebrachte thermische Energie ist die Ursache für die Temperaturerhöhung an der Verbindungsfläche zwischen dem Metallteil und dem Grundkörper, so dass das Überschreiten der vorbestimmten Temperatur auch durch das Verringern der Auftragsrate des Materials verhindert werden kann. Im Extremfall kann das Auftragen des Materials auch kurzzeitig unterbrochen werden.In particular, it makes sense if the application of the material is also controlled as a function of the temperature of the composite component. The thermal energy introduced by the application of the material is the cause of the temperature increase at the bonding surface between the metal part and the main body, so that the exceeding of the predetermined temperature can also be prevented by reducing the application rate of the material. In extreme cases, the application of the material can also be interrupted for a short time.
Ferner kann das Verbundbauteil während des Auftragens des Materials mittels einer Kühleinrichtung gekühlt werden, so dass die Temperatur in dem Verbundbauteil auch durch eine gezielte Wärmeabfuhr aktiv gesenkt werden kann.Furthermore, the composite component can be cooled during the application of the material by means of a cooling device, so that the temperature in the composite component can also be actively reduced by targeted heat removal.
Solch eine Kühleinrichtung kann z. B. durch einen oder mehrere von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle in dem Grundkörper und/oder dem Metallteil oder durch wenigstens eine externe auf das Verbundbauteil gerichtete Kühlfläche gebildet sein. Eine Kühleinrichtung mit Kühlkanälen ermöglicht eine sehr hohe und gezielt gerichtete innere Wärmeabfuhr, während durch die Verwendung externer Kühlflächen keine konstruktiven Veränderungen an den Verbundbauteilen vorgenommen werden müssen.Such a cooling device may, for. B. be formed by one or more of a cooling medium flowed through cooling channels in the base body and / or the metal part or by at least one external directed to the composite component cooling surface. A cooling device with cooling channels allows a very high and targeted internal heat dissipation, while no structural changes to the composite components must be made by the use of external cooling surfaces.
Dabei kann die Kühleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur des Verbundbauteils gesteuert werden, indem sie z. B. nur bei einem Überschreiten einer vordefinierten unterhalb der vorbestimmten Temperatur liegenden Grenztemperatur aktiviert wird. Für den Fall, dass die vordefinierte Temperatur nicht überschritten wird, ist eine Wärmeabfuhr über die Kühleinrichtung nicht erforderlich, und es kann die zum Betrieb der Kühleinrichtung erforderliche Energie gespart werden.In this case, the cooling device can be controlled in dependence on the temperature of the composite component by z. B. is activated only when exceeding a predefined below the predetermined temperature limit temperature. In the event that the predefined temperature is not exceeded, heat removal via the cooling device is not required and the energy required to operate the cooling device can be saved.
Insbesondere kann die Kühleinrichtung derart angeordnet sein, dass der erzeugte Wärmestrom in dem Verbundbauteil von dem Grundkörper des Verbundbauteils weg gerichtet ist. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Kühleinrichtung und die damit verbundene Führung des Wärmestromes wird die Temperaturbelastung des Grundkörpers weiter verringert.In particular, the cooling device can be arranged such that the generated heat flow in the composite component is directed away from the main body of the composite component. The proposed arrangement of the cooling device and the associated management of the heat flow, the temperature load of the body is further reduced.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Temperatur in dem Verbundbauteil vor dem Auftragen des Materials computerunterstützt berechnet wird, und das Auftragen des Materials und/oder die Kühleinrichtung in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur gesteuert wird. In Kenntnis der Temperaturverteilung ist es z. B. möglich durch Messung an einem anderen Ort des Grundkörpers oder des Metallteiles auf die Temperatur an der Grenzfläche zwischen dem Grundkörper und dem Metallteil zu schließen. Außerdem kann durch eine solche Berechnung im Vorwege ermittelt werden, unter welchen Umständen überhaupt die vorbestimmte Temperatur überschritten wird. Für den Fall, dass eine solche Berechnung ergibt, dass die vorbestimmte Temperatur an der Grenzfläche zu keinem Zeitpunkt des Materialauftragens überschritten wird, z. B. aufgrund einer großen Wandstärke des Metallteiles, kann auf eine Kühlung des Verbundbauteiles während des Reparaturverfahrens auch ganz verzichtet werden.A further preferred embodiment of the invention can be seen in the fact that the temperature in the composite component is calculated computer-assisted before the application of the material, and the application of the material and / or the cooling device is controlled as a function of the calculated temperature. In knowledge of the temperature distribution, it is z. B. possible to close by measuring at another location of the body or the metal part to the temperature at the interface between the body and the metal part. In addition, it can be determined beforehand by means of such a calculation under which circumstances the predetermined temperature is exceeded at all. In the event that such a calculation indicates that the predetermined temperature at the interface is not exceeded at any time of material application, e.g. B. due to a large wall thickness of the metal part, can be completely dispensed with a cooling of the composite component during the repair process.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das aufgetragene Material von der Oberfläche des Metallteils in einem nachfolgenden Arbeitsgang zur Schaffung einer vorgegebenen Oberflächenkontur des Verbundbauteils teilweise wieder abgetragen wird. Das Material wird dadurch bewusst dicker aufgetragen, wobei die Oberflächenkontur und die weiteren Oberflächeneigenschaften eben erst durch eine Nachbearbeitung verwirklicht werden. It is further proposed that the applied material be partially removed from the surface of the metal part in a subsequent operation to create a predetermined surface contour of the composite component. The material is deliberately applied thicker, the surface contour and the other surface properties are just realized by a post-processing.
Ferner wird zur Lösung der Aufgabe ein Verbundbauteil für ein Luftfahrzeug mit einem Grundkörper aus einem Faserverbundwerkstoff und einem mit dem Grundkörper verbundenen Metallteil vorgeschlagen, wobei das Metallteil nach einem der Reparaturverfahren der Ansprüche 1 bis 12 repariert wurde. Ein solches Verbundbauteil kann ein unabhängig von einem speziellen Luftfahrzeug aufgearbeitetes Ersatzteil sein, welches in einem beliebigen Luftfahrzeug eines speziellen Typs wieder verwendet werden kann. Die Verbundbauteile können dadurch auch in einer größeren Menge kostengünstig auf Vorrat wieder aufgearbeitet und anschließend als funktionsfähige Ersatzteile weiter verwendet werden.Further, a composite component for an aircraft with a base made of a fiber composite material and a metal part connected to the base body is proposed to solve the problem, wherein the metal part was repaired according to one of the repair method of claims 1 to 12. Such a composite component may be a spare part processed independently of a particular aircraft, which may be reused in any particular type of aircraft. As a result, the composite components can be refurbished at low cost in advance in a larger quantity and then used further as functional replacement parts.
Insbesondere kann das Verbundbauteil eine Schaufel für einen Flugzeugantrieb sein, wobei das Metallteil in diesem Fall durch einen die Schaufel wenigstens an der Strömungseintrittsseite abdeckenden Metallbeschlag gebildet ist. Die Schaufeln und insbesondere die an den Schaufeln angeordneten Metallbeschläge unterliegen aufgrund ihrer Belastung und der Strömung einer erhöhten Erosion der Oberfläche, so dass das erfindungsgemäß angewandte Reparaturverfahren durch den Auftrag von zusätzlichem Material auf die Oberfläche des Metallbeschlages sich besonders zur Reparatur von Erosionsschäden an den Metallbeschlägen anbietet.In particular, the composite component may be a blade for an aircraft propulsion, wherein the metal part is formed in this case by a metal fitting covering the blade at least on the flow inlet side. The blades and in particular the metal fittings arranged on the blades are subject to increased erosion of the surface due to their load and flow, so that the repair method used according to the invention by the application of additional material to the surface of the metal fitting is particularly suitable for repairing erosion damage to the metal fittings ,
Weiter wird zur Lösung der Aufgabe eine Einrichtung zur Reparatur eines Verbundbauteils für ein Luftfahrzeug mit einem Grundkörper aus einem Faserverbundwerkstoff und einem mit dem Grundkörper verbundenen Metallteil vorgeschlagen, wobei die Einrichtung eine Kühleinrichtung zur Wärmeabfuhr von dem Verbundbauteil und eine Einrichtung zum Auftragen von Material auf das Metallteil unter Zuführung von thermischer Energie aufweist. Mittels einer solchen Einrichtung können Verbundbauteile besonders kostengünstig Instand gesetzt werden, ohne dass zur Reparatur des Verbundbauteils ein Ersatzteil erforderlich ist. Der logistische Aufwand für die Wartung von Luftfahrzeugen kann dadurch erheblich verringert werden.Further, a device for repairing a composite component for an aircraft with a base body made of a fiber composite material and a metal body connected to the main body is proposed to solve the problem, wherein the device comprises a cooling device for heat dissipation from the composite component and a device for applying material to the metal part having a supply of thermal energy. By means of such a device composite components can be set particularly inexpensive repair without a spare part is required to repair the composite component. The logistical effort for the maintenance of aircraft can be significantly reduced.
Die Kühleinrichtung kann dabei durch externe Kühlflächen gebildet sein, welche in einer festen räumlichen Zuordnung zu dem Verbundbauteil stehen. Durch die in einer festen räumlichen Zuordnung stehenden externen Kühlflächen ist es möglich, das Verbundbauteil kontrolliert an einer definierten Stelle unter Abfuhr einer definierten Wärmemenge zu kühlen. Das Verbundbauteil selbst muss durch die Verwendung von externen Kühlflächen in der Einrichtung konstruktiv nicht verändert werden.The cooling device can be formed by external cooling surfaces, which are in a fixed spatial assignment to the composite component. By standing in a fixed spatial allocation external cooling surfaces, it is possible to control the composite component controlled at a defined point while dissipating a defined amount of heat. The composite component itself need not be structurally altered by the use of external cooling surfaces in the device.
Alternativ kann die Kühleinrichtung auch durch wenigstens einen von einem Kühlmedium durchströmten in dem Grundkörper und/oder dem Metallbeschlag angeordneten Kühlkanal gebildet sein, wobei in diesem Fall in der Einrichtung Anschlüsse zum Anschluss des Kühlkanals an eine Kühlmittelzufuhr und eine Kühlmittelabfuhr vorgesehen sind.Alternatively, the cooling device may also be formed by at least one cooling channel through which a cooling medium flows in the base body and / or the metal fitting, in which case connections for connecting the cooling channel to a coolant supply and a coolant discharge are provided in the device.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. The figures show in detail:
In der
Ferner ist, wie auch in den Schnittdarstellungen in den
In der
Sowohl das aufgetragene Material
Ferner ist sowohl in der
In der
Alternativ kann die Temperatur in dem Verbundbauteil
In der
Alternativ kann die Kühleinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006061915 A1 [0004] DE 102006061915 A1 [0004]
Claims (17)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010006384A DE102010006384A1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft and apparatus for repairing a composite component for an aircraft |
| EP11705149.0A EP2528710B1 (en) | 2010-01-29 | 2011-01-28 | Repair method for a composite component for an aircraft |
| PCT/EP2011/000375 WO2011092019A1 (en) | 2010-01-29 | 2011-01-28 | Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft, and device for repairing a composite component for an aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010006384A DE102010006384A1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft and apparatus for repairing a composite component for an aircraft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102010006384A1 true DE102010006384A1 (en) | 2011-08-04 |
Family
ID=43903992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102010006384A Ceased DE102010006384A1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Repair method for a composite component for an aircraft, composite component for an aircraft and apparatus for repairing a composite component for an aircraft |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2528710B1 (en) |
| DE (1) | DE102010006384A1 (en) |
| WO (1) | WO2011092019A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011086831B3 (en) * | 2011-11-22 | 2012-11-08 | Lufthansa Technik Ag | Method for repairing a gas turbine component |
| EP3045260A1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-07-20 | Rolls-Royce plc | Method and equipment for repairing a component |
| CN107999932A (en) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 西南交通大学 | GTA silk filling increasing material manufacturing arc length feed forward detections and open-loop control method |
| DE102017127719A1 (en) | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Repair method for a fiber composite workpiece, repair system |
| WO2020169938A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Safran Aircraft Engines | Method for repairing a turbomachine rotor blade |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB202113817D0 (en) | 2021-09-28 | 2021-11-10 | Rolls Royce Plc | Method of metal work repair in hybrid composite blades |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69700019T2 (en) * | 1996-05-29 | 1999-03-25 | United Technologies Corp., East Hartford, Conn. | New process for joining metal and composite material |
| DE69620016T2 (en) * | 1995-12-22 | 2002-12-19 | Boeing Co | REPAIR SYSTEM FOR COMPOSITE MATERIAL WITH Z-SHAPED CLAMPS |
| US6648596B1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-11-18 | General Electric Company | Turbine blade or turbine vane made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and preparation thereof |
| DE102004062064A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Röder Präzision GmbH | Production and repair of fiber compound and composite metal components, for aircraft, uses a controlled hot bonding with heating mats for adhesion and lamination |
| DE102006061915A1 (en) | 2006-12-21 | 2008-07-03 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Hybrid fan blade and method for its production |
| US20090294053A1 (en) * | 2000-03-03 | 2009-12-03 | Quickstep Technologies Pty Ltd. | Production, forming, bonding, joining and repair systems for composite and metal components |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4208842C1 (en) * | 1992-03-19 | 1993-04-08 | Eurocopter Hubschrauber Gmbh, 8000 Muenchen, De | |
| US5634771A (en) * | 1995-09-25 | 1997-06-03 | General Electric Company | Partially-metallic blade for a gas turbine |
| DE19627860C1 (en) * | 1996-07-11 | 1998-01-08 | Mtu Muenchen Gmbh | Bucket for turbomachine with a metallic top layer |
| JPH10180442A (en) * | 1996-12-25 | 1998-07-07 | Hitachi Ltd | Repair method of gas turbine blade |
| JP4390026B2 (en) * | 1999-07-27 | 2009-12-24 | 株式会社Ihi | Composite wing |
| US6843928B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-01-18 | General Electric Company | Method for removing metal cladding from airfoil substrate |
| US20040121182A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-24 | Hardwicke Canan Uslu | Method and composition to repair and build structures |
| DE102006057641A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Eads Deutschland Gmbh | Repair and / or contour change of a mold surface of a mold |
| US9527169B2 (en) * | 2007-02-27 | 2016-12-27 | Siemens Energy, Inc. | Process and apparatus for cooling a metal part during a welding operation |
-
2010
- 2010-01-29 DE DE102010006384A patent/DE102010006384A1/en not_active Ceased
-
2011
- 2011-01-28 EP EP11705149.0A patent/EP2528710B1/en not_active Not-in-force
- 2011-01-28 WO PCT/EP2011/000375 patent/WO2011092019A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69620016T2 (en) * | 1995-12-22 | 2002-12-19 | Boeing Co | REPAIR SYSTEM FOR COMPOSITE MATERIAL WITH Z-SHAPED CLAMPS |
| DE69700019T2 (en) * | 1996-05-29 | 1999-03-25 | United Technologies Corp., East Hartford, Conn. | New process for joining metal and composite material |
| US20090294053A1 (en) * | 2000-03-03 | 2009-12-03 | Quickstep Technologies Pty Ltd. | Production, forming, bonding, joining and repair systems for composite and metal components |
| US6648596B1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-11-18 | General Electric Company | Turbine blade or turbine vane made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and preparation thereof |
| DE102004062064A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Röder Präzision GmbH | Production and repair of fiber compound and composite metal components, for aircraft, uses a controlled hot bonding with heating mats for adhesion and lamination |
| DE102006061915A1 (en) | 2006-12-21 | 2008-07-03 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Hybrid fan blade and method for its production |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011086831B3 (en) * | 2011-11-22 | 2012-11-08 | Lufthansa Technik Ag | Method for repairing a gas turbine component |
| EP3045260A1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-07-20 | Rolls-Royce plc | Method and equipment for repairing a component |
| DE102017127719A1 (en) | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Repair method for a fiber composite workpiece, repair system |
| CN107999932A (en) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 西南交通大学 | GTA silk filling increasing material manufacturing arc length feed forward detections and open-loop control method |
| CN107999932B (en) * | 2017-11-29 | 2020-03-31 | 西南交通大学 | Arc length feedforward detection and open-loop control method for GTA filler wire additive manufacturing |
| WO2020169938A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Safran Aircraft Engines | Method for repairing a turbomachine rotor blade |
| FR3093017A1 (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-28 | Safran Aircraft Engines | PROCESS FOR REPAIRING A TURBOMACHINE PROPELLER BLADE |
| CN113498450A (en) * | 2019-02-21 | 2021-10-12 | 赛峰飞机发动机公司 | Method for repairing a turbine rotor blade |
| JP2022521728A (en) * | 2019-02-21 | 2022-04-12 | サフラン・エアクラフト・エンジンズ | How to repair a turbomachinery propeller blade |
| CN113498450B (en) * | 2019-02-21 | 2023-07-28 | 赛峰飞机发动机公司 | Method for repairing a turbine propeller blade |
| US12044141B2 (en) | 2019-02-21 | 2024-07-23 | Safran Aircraft Engines | Method for repairing a turbomachine rotor blade |
| JP7626707B2 (en) | 2019-02-21 | 2025-02-04 | サフラン・エアクラフト・エンジンズ | Method for repairing a propeller blade of a turbomachinery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2528710A1 (en) | 2012-12-05 |
| EP2528710B1 (en) | 2018-06-06 |
| WO2011092019A1 (en) | 2011-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2528710B1 (en) | Repair method for a composite component for an aircraft | |
| EP1207004B1 (en) | Repairing method for airfoils | |
| EP3010672B1 (en) | Device and method for the additive manufacturing of at least one component region of a component | |
| DE102017201994A1 (en) | Method and apparatus for the powder bed-based additive construction of a plurality of similar components | |
| WO2017005578A1 (en) | Powder bed-based additive manufacturing method with surface aftertreatment, and system which is suitable for said manufacturing method | |
| DE102014116938A1 (en) | Production of components of a vehicle using additive layer manufacturing | |
| DE102012008369A1 (en) | Method for producing a fluid-carrying component by layered construction | |
| EP1052370A2 (en) | Method of manufacturing streamlined aerodynamics surfaces | |
| EP2732072B1 (en) | Method for repairing damaged areas in a cast part and method for manufacturing an appropriate repair material | |
| WO2009065385A1 (en) | Method for repairing a gas turbine component | |
| DE102014108081A1 (en) | Device and method for the generative production of at least one component region of a component | |
| DE102012210958A1 (en) | Cooled tool for hot working and / or press hardening of a sheet metal material and method for producing a cooling device for this tool | |
| DE102017211657A1 (en) | Device for the additive production of a component with inert gas guidance and method | |
| DE102011111583A1 (en) | Heatable tool e.g. die-cast metal tool, useful for molding workpieces, comprises a mask imaging contour of workpiece, a base body interconnected with the mask, and tempering cavities for receiving a tempering medium to temper the workpiece | |
| EP2507009B1 (en) | Method for repairing a component of a turbomachine | |
| EP2845918A1 (en) | Method for at least partially coating a blade, a coating device and a blade | |
| DE102007017690A1 (en) | Production of large castings comprises controlling temperatures of different areas of mold and core to produce desired structure | |
| DE102015118607A1 (en) | Method for producing reinforced sheets and reinforced sheets produced thereby | |
| DE102011108119A1 (en) | Method and device for clamping a workpiece | |
| DE102014224156B4 (en) | Soldering process for armouring the Z-notch of TIAL blades and component of a turbomachine with such armouring | |
| EP4225523A1 (en) | Irradiation strategy in additive manufacturing with pulsed irradiation | |
| DE19803589A1 (en) | Method for producing a component of a turbomachine | |
| DE102016210079A1 (en) | Method for producing a body section | |
| EP3113901A1 (en) | Method for repairing an airfoil, and cooling collar | |
| WO2006119732A1 (en) | Metal, integral structural component having improved residual strength |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |